Solarni paneli pretvaraju sunčevu svetlost u električnu energiju, ali deo te energije neizbežno se gubi. Naučnici sa Univerziteta u Oksfordu i njihove kolege iz Kine sada su otkrili svojstvo jednog materijala koje bi moglo da pomogne u rešavanju ovog problema.
Reč je o bizmut-sulfidu, poluprovodniku koji dobro upija sunčevu svetlost, ali istovremeno usporava proces zbog kojeg se deo prikupljene energije gubi. Prema proračunima istraživača, taj proces mogao bi da bude oko 75% sporiji nego kod uobičajenih poluprovodnika.
Problem sa solarnim ćelijama je u tome što materijali koji efikasno apsorbuju svetlost često brzo gube električni naboj. Kada svetlost oslobodi elektrone, oni mogu ponovo da se spoje sa takozvanim "šupljinama", odnosno mestima na kojima elektroni nedostaju. Tada se energija koja je mogla da postane električna energija gubi.
Bizmut-sulfid, međutim, pokazuje drugačije ponašanje. Zahvaljujući posebnom rasporedu energetskih nivoa, elektroni i šupljine u njemu mogu duže da ostanu razdvojeni, što ostavlja više vremena da se njihov naboj iskoristi.
Da bi proverili ovo svojstvo, naučnici su napravili slojeve bizmut-sulfida debljine oko 150 nanometara. Zatim su ih zagrevali na 250 stepeni Celzijusa tokom 30 minuta u atmosferi azota i ispitivali ultrakratkim laserskim impulsima.
Pomoću ultrabrze terahercne spektroskopije pratili su ponašanje električnog naboja na temperaturama od približno -269 do 22 stepena Celzijusa. Otkrili su da se pri hlađenju ponovno spajanje elektrona i šupljina usporava, dok se kod mnogih drugih poluprovodnika dešava suprotno.
Istraživači su utvrdili da je razlika između ključnih energetskih stanja svega oko 40 milielektronvolti. Upravo to omogućava da električni naboji duže opstanu u materijalu čak i na sobnoj temperaturi.
To ipak ne znači da će solarni paneli odmah postati 75% efikasniji. Naučnici su utvrdili da bizmut-sulfid može značajno da uspori gubitak naboja, ali tek treba pokazati koliko bi to povećalo stvarnu proizvodnju električne energije.
Otkriće je važno i zato što istraživačima daje smernice za pronalaženje drugih materijala sa sličnim svojstvima. Njihov sledeći korak mogao bi da bude pretraživanje baza podataka o hemijskim jedinjenjima kako bi pronašli još pogodnije materijale za buduće solarne ćelije.
Istraživanje je objavljeno u Nature časopisu.
